KOMBREAD：Kombucha作为酸面团面包功能性起始发酵剂——理化特性、微生物学表征、品质与抗氧化潜能评价

《Food Science & Nutrition》：KOMBREAD, Kombucha as a Functional Starter for Sourdough Bread: Physicochemical Properties, Microbiological Characterization, and Quality Evaluation

　　

本研究考察了Kombucha作为酸面团面包制作（sourdough breadmaking）的创新功能性起始发酵剂（functional starter）。研究人员制备了基于Kombucha的酸面团（kombucha-based sourdough），其仅在5天内达到技术成熟（technological maturity），显著快于传统自然发酵（conventional spontaneous fermentation）。研究人员将其性能与传统手工酸面团对照（traditional artisanal sourdough control）进行比较。通过理化（physicochemical）、结构（structural）和感官（sensory）评估对面包品质进行了综合评价。结果表明，Kombucha面包在比体积（specific volume）、面包瓤结构（crumb structure）、质地（texture）和老化行为（staling behavior）方面与传统酸面团面包相当。感官分析（sensory analysis）证实两种产品具有高总体可接受性（overall acceptability）和相似性。值得注意的是，与传统手工酸面团面包相比，Kombucha面包显示出显著更高的总酚含量（TPC, total phenolic content）和抗氧化能力（antioxidant capacity）。这些发现突出表明，Kombucha是一种高度有前景的替代起始发酵剂（alternative starter），能够加速酸面团生产，同时增强面包潜在的功能和营养特性。

近年来，消费者对营养与健康联系的认识增强，对兼具营养价值和额外生理功能食品的需求增加，功能性食品受到关注。Kombucha是传统上由加糖红茶或绿茶经共生细菌和酵母培养物（SCOBY, Symbiotic Culture of Bacteria and Yeasts）好氧发酵而成的微酸略甜饮料，含有机酸、多酚、维生素、氨基酸和矿物质，具抗氧化、抗菌和抗炎等生物活性。但少研究将其作为微生物起始发酵剂用于奶酪、酸奶或面包。面包是主食，工业上主要用酿酒酵母；乳酸菌（LAB, lactic acid bacteria）和非酿酒酵母可调节发酵动力学、有机酸、风味和生物活性。酸面团（sourdough，面粉和水经微生物发酵的混合物）是传统复杂生物技术系统，但自发成熟耗时长且需连续back-slopping。因此，寻找能加速进程并增强技术性能和功能属性的新型微生物联合体是谷物科学重点。Kombucha来源微生物联合体作为酸面团替代起始发酵剂仍新颖且未充分探索。先前研究或将Kombucha作为面包配料，或与酿酒酵母一起作为主要发酵剂进行短期发酵或使用分离菌株。本研究直接使用液体Kombucha作为天然复杂接种物，通过连续back-slopping开发刷新酸面团系统并用于面包制作，与传统手工酸面团对照比较理化、结构、感官和功能。

方法上，研究人员用黑茶（Camellia sinensis L.）70°C浸提60 s，接种10%（v/v）Kombucha和3%（w/v）SCOBY，23°C发酵7 d；SCOBY购自Departamento de Tecnologia Alimentos, Universidade Federal de Vi?osa, Vi?osa, Brazil，实验室定期刷新超过2年。面粉为Petra 6384和Petra 5037（Molino Quaglia, Vighizzolo d'Este, Italy）。Kombucha酸面团（KS）经5 d连续back-slopping制备，传统酸面团（TS）为每日刷新Type I。面包按600 g面粉、500 g水、200 g酸面团、12 g NaCl制作，28°C发酵至体积加倍，4°C 12 h，250°C烘焙40 min。采用培养依赖法计数酵母、LAB和醋酸菌（AAB, acetic acid bacteria）；DPPH、FRAP和TPC测抗氧化与酚；油菜籽置换法测比体积，测水分活度（a_w, water activity）和水分，CIE Lab*色度，ImageJ2图像分析，质构剖面分析（TPA, Texture Profile Analysis），30名未训练评审员二值感官，R 4.2.3统计。

3.1 面粉微生物分析：三批不同时期购买面粉总活菌均值3.52±0.16 log CFU/g，批次间无显著差异，表明原料微生物组成定量恒定。

3.2 Kombucha制备
3.2.1 Kombucha特征：所选Kombucha和SCOBY近年来已被广泛表征，微生物联合体组成和稳定性经1年每月刷新检查，营养和功能特性通过体外、模拟消化、动物模型和肥胖人志愿者研究记录。
3.2.2 pH演变：起始甜茶pH 5.92，加入SCOBY和Kombucha接种物后降至3.97±0.01，7 d发酵显著降至3.20±0.06。逐渐下降反映有机酸积累，有利于AAB活性。23±2°C、7 d结果与22°C、14 d达pH 2.94的报道一致；17和25°C产生过低pH，可能负面影响后续酸面团生产。
3.2.3 Kombucha微生物学与生物量发展：7 d发酵AAB从3.70±0.43增至4.44±0.12 log CFU/mL；酵母初始占优势，从6.06±0.08到6.67±0.23 log CFU/mL，无统计显著变化；推定LAB始终低于检测限1 log cell/mL。与文献差异反映发酵方案不同。AAB增加使SCOBY生物量从15 g增至22.87±2.7 g，约35%增加，由细菌纤维素基质产生。
3.2.4 Kombucha抗氧化特性：DPPH、FRAP和TPC与对应茶浸提液比较，无显著差异，说明Kombucha发酵未影响起始茶总体酚含量和抗氧化特性；抗氧化谱主要受初始茶浸提液影响。支持将Kombucha主要作为微生物和发酵特性起始发酵剂使用。

3.3 酸面团微生物分析与pH：第5天KS酵母数量与TS无显著差异；KS的LAB显著增加2 log；AAB在TS低于检测限，在KS中随Kombucha接种物引入后大量发展，表明面粉是其良好底物。成熟时KS中酵母、LAB和AAB三种主要微生物均达同一数量级。KS pH从4.33±0.05降至约0.4单位，成熟酸面团最适pH为3.4–4.9。第3天暂时pH升高可能与刷新稀释、面粉缓冲能力及Kombucha来源联合体适应酸面团环境有关。传统I型酸面团从面粉和水开始需超过1周多次back-slopping才达稳定，而液体Kombucha引入活跃发酵微生物联合体，5 d即建立适合面包制作的物理和微生物特征。

3.4 面包制作过程中酚含量与抗氧化能力演变：KS在所有测定中抗氧化能力和酚含量显著高于TS，表明发酵类型强烈影响氧化还原活性化合物的释放或转化。酸面团发酵可通过微生物酶活性，尤其LAB相关，释放结合于谷物基质酚类。KS较高值可能归因于更复杂微生物联合体，酵母和AAB协同增强生物转化。烘焙导致所有面包酚含量和抗氧化能力总体下降，反映热加工影响。尽管如此，Kombucha面包FRAP和TPC显著高于传统面包，表明发酵阶段建立的较高初始水平在最终产品中更好保留；DPPH在面包间无显著差异，反映不同抗氧化测定机制差异。较高酚和抗氧化可能反映通过液体Kombucha接种物引入的茶源酚类及其在酸面团发酵和烘焙中的保存；因茶与Kombucha在酸面团制备前无显著差异，抗氧化相关属性主要与茶基质有关而非Kombucha发酵产生。

3.5 面包理化和结构特性
3.5.1 面包比体积：T0时TB 2.456±0.141 cm³/g，KB 2.621±0.239 cm³/g，无显著差异，说明Kombucha作为酸面团起始发酵剂不影响面包体积膨胀。与先前报道Kombucha面包体积降低相反；体积关键反映产气、面团流变和面筋网络持气能力。不同酸面团起始物在配方和发酵条件适当时可产生相当体积。
3.5.2 面包瓤和面包皮水分与水分活度：a_w和水分强烈受面包部位（瓤或皮）和储存时间影响，传统与Kombucha面包间无显著差异。瓤高于皮，储存T0至T48下降；水分在瓤和皮间差异显著并储存下降，尤其瓤。起始发酵剂类型未显著影响水分。与文献异质结果对比，缺乏差异支持Kombucha面包水分保持非Kombucha发酵固有，而是配方和过程依赖。
3.5.3 面包颜色评价：颜色主要与面包区域（瓤或皮）相关，起始发酵剂类型对L*、a*、b*、C*、H*和褐变指数均无显著差异。皮因剧烈脱水和高温发生非酶褐变，主要Maillard反应和焦糖化，亮度较低、褐变指数较高；瓤水分较高、热暴露较温和，颜色较浅、褐变较低。Kombucha不显著改变烘焙颜色发展。
3.5.4 面包瓤结构图像分析：孔数、总孔面积、平均孔尺寸和孔面积分数在传统与Kombucha面包间无显著差异，总体孔隙率相当。所选孔径形状描述符有差异：Kombucha面包圆形度较高（0.514±0.006 vs 0.479±0.014，p<0.05），Feret max和min较低，Feret angle差异显著（p<0.01），solidity无差异。表明整体瓤结构保留，但孔几何有微妙改变，更圆、略小、少拉长，可能与面团流变或气室稳定机制差异有关。
3.5.5 质构剖面分析：储存时间显著影响多个机械参数，起始发酵剂类型未导致质构演变显著差异。两种面包48 h后硬度、胶黏性和咀嚼性显著增加，内聚性显著下降，弹性和回复性大多不变。表明Kombucha酸面团支持与传统酸面团面包相似的老化过程。

3.6 面包感官分析：72个感官属性中69个无显著差异。仅3个属性有差异：传统面包新鲜面包气味更高和轻微酸味更明显，Kombucha面包面包瓤更软。尽管仪器硬度无差异，感官略软可能因口腔质地感知还受唾液、水分释放、润滑和咀嚼中瓤破碎影响。整体感官相似性与近期Kombucha驱动酸面团研究一致。研究限制包括传统对照来自单一批次、感官为二值初步筛选、功能评价仅体外分光光度法；未来需定量描述分析（QDA, Quantitative Descriptive Analysis）和模拟胃肠道消化及生物利用度模型。

讨论与结论翻译：本研究表明，Kombucha作为酸面团面包制作创新功能性起始发酵剂具有潜力。使用Kombucha显著加速发酵，仅5 d使酸面团成熟，显著快于传统自然发酵所需时间；应强调该加速是与仅由面粉和水开始的新酸面团系统相比。将Kombucha微生物联合体引入面团建立了包括酵母、AAB和LAB的稳定发酵生态系统；但本研究仅依赖培养依赖计数，未来需分子方法表征微生物演替和相互作用。与近期Kombucha富集面包研究相比，本研究专门研究液体Kombucha作为接种物通过连续刷新开发酸面团，而非仅作为面包配料或短期发酵成分；这一区别相关，因为目标不仅评估面包富集，还评估Kombucha能否支持适合面包制作并保持品质的酸面团。Kombucha酸面团和所得面包显示显著更高TPC和增加的体外抗氧化能力，表明Kombucha来源茶组分导致最终产品更高酚类和体外抗氧化。关键，这种富集未损害技术或感官质量；Kombucha驱动发酵保留整体瓤结构，Kombucha面包比体积、水分、颜色和瓤孔隙率等理化结构特性与传统酸面团面包完全相当，感官高度相似和可接受。总体，酸面团开发加速和抗氧化特性显著增强使Kombucha成为生产生物活性富集烘焙产品的高度有前景替代起始发酵剂；为完全验证KOMBREAD潜在生物活性富集，需进一步体内研究评估其富集生物活性谱在人类消费后的生物利用度和生理影响。